[发明专利]一种改性烧结法赤泥去除污水中氮磷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性烧结法赤泥去除污水中氮磷的方法，属于水处理技术和固体废弃物综合利用领域。

背景技术

氮、磷是水体生态系统各有机体生长所必需的营养元素。近年来，随着人类活动的加剧，过量的氮、磷排入水体，导致受纳水体中藻类及其他水生植物异常繁殖，水体富营养化，进一步使得水体透明度下降、溶解氧含量降低、水质恶化，水生系统功能受损。

目前国内外降低水体氮、磷含量的处理方法可分为物理法、化学法和生物法。传统的生物脱氮法主要是依靠微生物的硝化/反硝化作用，去除效率高，但操作管理复杂，抗氮冲击性能差。离子交换法处理效率高、操作简单，在氮去除方面表现出了较强的优势，但高成本限制了其的广泛应用。因此，吸附法因其高效、快速、易于实现、运行可靠等特点而得到越来越多的关注。研发高效、廉价的氮、磷等污染物的吸附剂是目前环境工程领域研究的热点之一。

赤泥是氧化铝生产工业中残留的一种红色泥状高碱性固体废物。其中烧结法赤泥主要是针对铝含量不高的低品级矿石所产生的，在国内产量较大。由于矿石的品质较低，每生产一吨氧化铝产生的烧结法赤泥量更大，约为1.0-1.3吨。近年来，随着铝业的高速发展，我国每年大约有2000万吨赤泥排放出来。一方面，大量赤泥的自然堆放占用了大量土地，而且其强碱性、高盐性对土壤、地表和地下水，以及当地的空气质量都造成了严重的污染。另一方面，烧结法赤泥除了含有大量的钙、铝、铁、硅等活性金属氧化物，在产生过程中较高的烧失量，以及水合矿物和碳酸盐矿物等在高温下分解释放出的水分或气体的物质，使其形成多孔结构。这些特性使得烧结法赤泥成为一种可行的吸附剂材料。国内外已有研究表明，赤泥对污水中磷具有一定的吸附和去除效果，且通过酸处理、热处理、与外源物质混合烧结等几种方法可以改变赤泥吸的吸附性能。其中，酸处理由于耗能较少、效果突出而备受关注，但是关于酸处理过程中吸附介质pH值、吸附质浓度、吸附剂用量等条件的考查还有待研究，另外酸改性烧结法赤泥对污水中氮去除以及河水中氮磷同步去除至今仍未见报道。

发明内容

本发明是以氧化铝生产过程中产生的烧结法赤泥为基本原料，通过酸改性处理，制备高效、价廉的脱氮除磷吸附剂。具体内容为：用盐酸酸化烧结法赤泥，一方面可降低材料的碱性，另一方面使材料的比表面积增大，提高其对氮、磷的去除能力。

本发明的主要技术内容如下。

（1）一种改性赤泥的制备方法

将烧结法泥烘干、研磨过100目筛备用；配制浓度为0.5 mol/L的盐酸溶液；按1:20的固液比将烧结法赤泥与盐酸混合，在25 ℃下搅拌0.5 h；用清水冲洗至悬浮液为中性后，离心、烘干至恒重，过100目筛，即得改性烧结法赤泥，其主要成分为SiO₂、Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃，主要晶形结构为赤铁矿和方解石，比表面积为129.5 m²/g，孔隙率为0.231 cc/g，孔径为2.437 nm。

（2）除氮使用方法

取一定体积某浓度的含氨氮废水，调节水样pH至5.0，按改性烧结法赤泥10 g/L的投加量投入废水中，震荡1 h后，离心过滤，测定水中含氮量。

（3）除磷使用方法

取一定体积某浓度的含正磷酸盐废水，调节水样pH至2.0，按改性烧结法赤泥5 g/L投加量投入废水中，震荡4 h后，离心过滤，测定水中含磷量。

（4）同步去除河水中氮磷的使用方法

取一定量河水，按照10 g/L投加量，投加改性烧结法赤泥，震荡4 h后，离心过滤，测定水中含氮、磷量。

本发明所采用的原料烧结法赤泥取材方便、价格低，制备方法操作简单，具有很好的经济价值。此外，改性后的材料碱性降低，且吸附后的pH近中性，减少了后续处理的程序。该吸附剂可广泛应用于工业废水及城乡生活污水中的氮、磷去除。

附图说明

图1 不同水样初始pH下改性烧结法赤泥对氮的去除效果图。

图2 不同水样初始pH下改性烧结法赤泥对磷的去除效果图。

具体实施方式

本发明是在实验室内进行的，下面通过实施例对本发明详细说明。

实施例1 改性烧结法赤泥除氮效果